Since the early nineteenth century a membrane or wall has been central to the cell’s identity as the elementary unit of life. Yet the literally and metaphorically marginal status of the cell membrane made it the site of clashes over the definition of life and the proper way to study it. In this article I show how the modern cell membrane was conceived of by analogy to the first “artificial cell,” invented in 1864 (...) by the chemist Moritz Traube (1826–1894), and reimagined by the plant physiologist Wilhelm Pfeffer (1845–1920) as a precision osmometer. Pfeffer’s artificial cell osmometer became the conceptual and empirical basis for the law of dilute solutions in physical chemistry, but his use of an artificial analogue to theorize the existence of the plasma membrane as distinct from the cell wall prompted debate over whether biology ought to be more closely unified with the physical sciences, or whether it must remain independent as the science of life. By examining how the histories of plant physiology and physical chemistry intertwined through the artificial cell, I argue that modern biology relocated vitality from protoplasmic living matter to nonliving chemical substances—or, in broader cultural terms, that the disenchantment of life was accompanied by the (re)enchantment of ordinary matter. (shrink)

Undoubtedly the Penrose-Hameroff Orch OR model may be considered as a good theory for describing information processing mechanisms and holistic phenomena in the human brain, but it doesn’t give us satisfactory explanation of human perception. In this work a new approach explaining our perception is introduced, which is in good agreement with Orch OR model and other mainstream science theories such as string theory, loop quantum gravity and holographic principle. It is shown that human perception cannot be explained in the (...) terms of elementary particles and we should introduce new indivisible holistic objects with geometry based on smooth infinitesimal analysis - elastic membranes. The example of such a membrane is our Universe which is an indivisible whole. It is shown that our perception may be considered as the result of elastic oscillations of two dimensional (2D) elastic membranes with closed topology embedded in our bodies. Only one elastic membrane responsible for its perceptions will correspond to the selected organism, but there may be other membranes, even at the cell level. In other words, reality may be considered as the process of time evolution of holistic energetically very weak macro objects - elastic membranes with the geometry based on smooth infinitesimal analysis. An embedded membrane in this multidimensional world will look different for the external and internal observers: from the outside it will look like a material object with smooth infinitesimal geometry, while from the inside our Universe-like space-time fabric. When interacting with elementary particles and other membranes, a membrane will transform their energy into its elastic energy (a new form of energy) - the energy of stretching of the infinitesimal segments. The theory postulates that these elastic deformations will not be observable from the point of view of the internal observer. Heisenberg’s uncertainty principle will work in this physics only from the point of view of the internal observer. For the external observer each embedded elastic membrane may be stretched and even a very small region will become observable. For example, living organisms play the role of internal observers of the Universe, and at the same time they serve as external observers for 2D membranes embedded into our Universe. We can observe our 2D self-membranes through our perceptions, which are encoded in elastic oscillations of the elastic membrane. According to the theory, elastic membranes occupy energetically favorable positions around microtubules involved into Orch OR. The theory not only gives us a really multidimensional holistic picture of reality, but it also provides us with a new method for understanding such phenomena as perception, self-awareness and will. (shrink)

Natural Computing is a field of research in Computer Science aimed at reinterpreting biological phenomena as computing mechanisms. This allows unconventional computing architectures to be proposed in which computations are performed by atoms, DNA strands, cells, insects or other biological elements. Membrane Computing is a branch of Natural Computing in which biological phenomena of interest are related with interactions between molecules inside cells. The research in Membrane Computing has lead to very important theoretical results that show how, in (...) principle, cells could be used to solve any (computable) computational problem with performances that cannot be obtained by conventional computers. However, the implementation of a cell-based computational architecture seems not easily achievable. On the other hand, models of Membrane Computing have found an alternative application to the description of biological systems, with the aim of developing simulators and other analysis tools for the study of biological problems. (shrink)

Located within the ascending reticular activating system are nuclei which release neurotransmitters such as acetylcholine, serotonin, dopamine, and norepinephrine. These nuclei have widespread projections that extend into the limbic system and throughout cortex. Activation of these neurotransmitters during awake states leads to arousal, while inhibition leads to the loss of consciousness experienced during slow-wave sleep. Previously, we proposed a mechanism in which cardiorespiratory synchronization may underlie the widespread hyperpolarization that occurs throughout the brain during slow-wave sleep. We further propose that (...) a similar homeostatic mechanism may be involved in sleep-wake transitions and maintaining various arousal states including rapid eye movement sleep, waking, and anxiety. Widespread depolarization associated with more rapid, shallow breathing and desynchronized cardiorespiratory oscillatory activity may underlie waking, anxiety, and rapid eye movement sleep states. The exact voltage values of these widespread membrane potential changes remain unknown and possibly highly variable between different neural areas and cell types. Here, we place these consciousness states on a spectrum of approximated widespread membrane potential values with anxiety states being the most depolarized, followed by waking states, and rapid eye movement sleep. We propose that although these widespread membrane potential changes are minor, they may underlie transitions between and maintenance of varying levels of arousal. Further research on these mechanisms could provide insights into how the brain functions. This homeodynamic arousal mechanism involves the established feed-forward and feedback signaling between the ascending reticular activating system and the hypothalamus, as well as the modulation by cardiorespiratory oscillatory feedback from the body. Understanding the basic mechanisms responsible for the states of sleep, waking, and anxiety could lead to better treatment options in health and disease. (shrink)

Assembly of minimal genomes revealed many genes encoding unknown functions. Three overlooked functional categories account for some of them. Cells are prone to make errors and age. As a first key function, discrimination between proper and changed entities is indispensable. Discrimination requires management of information, an authentic, yet abstract, cur- rency of reality. For example proteins age, sometimes very fast. The cell must identify, then get rid of old proteins without destroying young ones. Implementing discrimination in cells leads to (...) the second set of functions, usually ignored. Being abstract, information must nevertheless be embodied into material entities, with unavoidable idiosyncratic properties. This brings about novel unmet needs. Hence, the buildup of cells elicits specific but awkward material implementations, ‘kludges’ that become essential under particular settings, while difficult to identify. Finally, a third functional category char- acterizes the need for growth, with metabolic implementations allowing the cell to put together the growth of its cytoplasm, membranes, and genome, spanning different spatial dimensions. Solving this metabolic quandary, critical for engineering novel synthetic biology chassis, uncovered an unexpected role for CTP synthetase as the coordinator of nonhomothetic growth. Because a significant number of SynBio constructs aim at creating cell factories we expect that they will be attacked by viruses (it is not by chance that the function of the CRISPR system was identified in industrial settings). Substantiating the role of CTP, natural selection has dealt with this hurdle via synthesis of the antimetabolite 30-deoxy-30,40-didehydro- CTP, recruited for antiviral immunity in all domains of life. (shrink)

Understanding the mechanics of consciousness remains one of the most important challenges in modern cognitive science. One key step toward understanding consciousness is to associate unconscious physiological processes with subjective experiences of sensory, motor, and emotional contents. This article explores the role of various cellular membrane potential differences and how they give rise to the dynamic infrastructure of conscious experience. This article explains that consciousness is a body-wide, biological process not limited to individual organs because the mind and body (...) are unified as one entity; therefore, no single location of consciousness can be pinpointed. Consciousness exists throughout the entire body, and unified consciousness is experienced and maintained through dynamic repolarization during inhalation and expiration. Extant knowledge is reviewed to provide insight into how differences in cellular membrane potential play a vital role in the triggering of neural and non-neural oscillations. The role of dynamic cellular membrane potentials in the activity of the central nervous system, peripheral nervous system, cardiorespiratory system, and various other tissues (such as muscles and sensory organs) in the physiology of consciousness is also explored. Inspiration and expiration are accompanied by oscillating membrane potentials throughout all cells and play a vital role in subconscious human perception of feelings and states of mind. In addition, the role of the brainstem, hypothalamus, and complete nervous system (central, peripheral, and autonomic)within the mind-body space combine to allow consciousness to emerge and to come alive. This concept departs from the notion that the brain is the only organ that gives rise to consciousness. (shrink)

Previous studies have shown that zinc deficiency leads to apoptosis of neuronal precursor cells in vivo and in vitro. In addition to the role of p53 as a nuclear transcription factor in zinc deficient cultured human neuronal precursors (NT-2), we have now identified the translocation of phosphorylated p53 to the mitochondria and p53-dependent increases in the pro-apoptotic mitochondrial protein BAX leading to a loss of mitochondrial membrane potential as demonstrated by a 25% decrease in JC-1 red:green fluorescence ratio. Disruption (...) of mitochondrial membrane integrity was accompanied by efflux of the apoptosis inducing factor (AIF) from the mitochondria and translocation to the nucleus with a significant increase in reactive oxygen species (ROS) after 24 h of zinc deficiency. Measurement of caspase cleavage, mRNA, and treatment with caspase inhibitors revealed the involvement of caspases 2, 3, 6, and 7 in zinc deficiency-mediated apoptosis. Down-stream targets of caspase activation, including the nuclear structure protein lamin and polyADP ribose polymerase (PARP), which participates in DNA repair, were also cleaved. Transfection with a dominant-negative p53 construct and use of the p53 inhibitor, pifithrin- ␮, established that these alterations were largely dependent on p53. Together these data identify a cascade of events involving mitochondrial p53 as well as p53-dependent caspase-mediated mechanisms leading to apoptosis during zinc deficiency. (shrink)

Today, the lipid bilayer structure is nearly ubiquitous, taken for granted in even the most rudimentary introductions to cell biology. Yet the image of the lipid bilayer, built out of lipids with heads and tails, went from having obscure origins deep in colloid chemical theory in 1924 to being “obvious to any competent physical chemist” by 1935. This chapter examines how this schematic, strictly heuristic explanation of the idea of molecular orientation was developed within colloid physical chemistry, and how (...) the image was transformed into a reflection of the reality and agency of lipid molecules in the biological microworld. Whereas in physical and colloid chemistry these images considered secondary to instrumental measurement and mathematical modeling of surface phenomena, in biology the manipulable image of the lipid on paper became an essential tool for the molecularization of the cell. (shrink)

Allelopathy is an important biological phenomenon in exotic plant invasions. Studies about this phenomenon can help us to understand how plant interactions influence plant colony and ecosystem functioning. Both alligator weed (Alternanthera philoxeroides, Ap) and crofton weed (Eupatorium adenophorum, Ea) are important destructive exotic species in China. Their allelopathic effects on native plant species are well documented. However, whether alligator weed and crofton weed antagonize each other regarding plant growth? There is largely unknown currently. Here we report that the leaf (...) extract from crofton weed possesses the negative effect on the growth of alligator weed. The results showed that root growth of alligator weed could be seriously inhibited by aqueous extract from crofton weed, exhibited as no root or a few roots if only. Consistent with the inhibition of root growth, we observed changes of physiological and biochemical parameters in treated alligator weed. The chlorophyll content, the root activity and the acetolactate synthase (ALS) activity were significantly decreased; while the rate of superoxide anion (O2-), the malondialdehyde (MDA) content, the peroxidase (POD) activity, and the shikimic acid content were remarkably increased in the treated alligator weed plants. These physiological analyzes suggested that the main allelopathic effects of crofton weed were mainly through affecting the integrity of cell membrane and the activity of the key enzymes. Further, these data also imply that one exotic species has the potential value to be used in bio-control of the other exotic species. (shrink)

Evolution and geometry generate complexity in similar ways. Evolution drives natural selection while geometry may capture the logic of this selection and express it visually, in terms of specific generic properties representing some kind of advantage. Geometry is ideally suited for expressing the logic of evolutionary selection for symmetry, which is found in the shape curves of vein systems and other natural objects such as leaves, cell membranes, or tunnel systems built by ants. The topology and geometry of symmetry (...) is controlled by numerical parameters, which act in analogy with a biological organism’s DNA. The introductory part of this paper reviews findings from experiments illustrating the critical role of two-dimensional (2D) design parameters, affine geometry and shape symmetry for visual or tactile shape sensation and perception-based decision making in populations of experts and non-experts. It will be shown that 2D fractal symmetry, referred to herein as the “symmetry of things in a thing”, results from principles very similar to those of affine projection. Results from experiments on aesthetic and visual preference judgments in response to 2D fractal trees with varying degrees of asymmetry are presented. In a first experiment (psychophysical scaling procedure), non-expert observers had to rate (on a scale from 0 to 10) the perceived beauty of a random series of 2D fractal trees with varying degrees of fractal symmetry. In a second experiment (two-alternative forced choice procedure), they had to express their preference for one of two shapes from the series. The shape pairs were presented successively in random order. Results show that the smallest possible fractal deviation from “symmetry of things in a thing” significantly reduces the perceived attractiveness of such shapes. The potential of future studies where different levels of complexity of fractal patterns are weighed against different degrees of symmetry is pointed out in the conclusion. (shrink)

OBJETIVO A gestação nos mamíferos domésticos é um processo fisiológico que implica mudanças físicas, metabólicas e hormonais na fêmea, que culminam com o nascimento de um novo indivíduo. Desta forma, a compreensão de tais mudanças e como estas favorecem um ambiente ideal de desenvolvimento embrionário inicial, até a placentação e a fisiologia envolvidas durante esses processos é fundamental na tomada de decisões quanto à saúde reprodutiva da fêmea, na seleção de futuras matrizes e até mesmo para a saúde fetal e (...) sanidade do novo animal. Neste capítulo, o estudante compreenderá de forma clara, concisa, didática e objetiva, as adaptações maternas e fetais para o estabelecimento da gestação após a fecundação, o desenvolvimento desta e também identificará as diferenças existentes entre as espécies de interesse zootécnico. INTRODUÇÃO O estabelecimento da gestação nos mamíferos domésticos inclui três etapas fundamentais: o reconhecimento materno da gestação ou prenhez (RMP), a implantação e a placentação. Dentro da fisiologia da reprodução nos mamíferos, a implantação e a placenta- ção constituem processos essenciais na nutrição do embrião e do feto e, portanto, para seu desenvolvimento; devido a isso, são etapas críticas para a produção animal já que possuem um efeito direto sobre a eficiência reprodutiva. Nos bovinos leiteiros, por exemplo, estima-se uma taxa de fertilização perto de 95%, embora apenas 55% desses zigotos se desenvolvam e cheguem ao parto, o qual representa uma perda de gestações perto de 35%. Entre 70% e 80% das mortes embrionárias ocorrem durante as três semanas seguintes à ovulação, o que coincide com o período no qual se estabelecem os processos de implantação e placentação supracitados. O desenvolvimento embrionário precoce depende da sincronia de eventos entre o oviduto-útero e o embrião. Foi determinado que a presença do embrião pode modificar as secreções ovidutais e uterinas durante as fases iniciais de desenvolvimento. O ambiente endócrino materno (predominância de progesterona) também modula as características das secreções ovidutais e uterinas para assegurar a sobrevivência embrionária no caso da fertilização ter sido bem sucedida. Se este último ocorrer, então o embrião deverá indicar à mãe a sua existência para que sejam mantidas as condições adequadas ao seu desenvolvimento. Como supracitado, o embrião em seu curso pelo oviduto requer certas secreções para sobreviver e desenvolver-se, no entanto, graças à fertilização in vitro, têm-se dispensado a importância das secreções ovidutais, já que se observou que um embrião é capaz de se desenvolver em condições laboratoriais fora do aparelho reprodutor materno durante as suas fases iniciais, e consegue estabelecer uma gestação normal que chega a termo após a sua reintrodução no útero. Em estágios mais tardios de desenvolvimento o embrião necessita necessariamente do meio uterino para sobreviver e continuar o seu crescimento. No bovino, por exemplo, o embrião só é capaz de alongar-se estando dentro do útero, indicando a presença de fatores específicos necessários para que o embrião se desenvolva de maneira normal. Um meio endócrino no qual predomina a progesterona materna durante a gestação induz a secreção do histiotrofo (ou leite uterino) que permite a nutrição e a sobrevivência do embrião antes da implantação e da formação da placenta, através do qual obterá a maioria do fornecimento e intercâmbio necessários para continuar o seu desenvolvimento intra-uterino. SEGMENTAÇÃO E DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO PRECOCE O desenvolvimento embrionário precoce, conhecido como período de pré- -implantação, é essencial; inclui processos de divisão e diferenciação celular que são realizadas no início com uma elevada sincronização para garantir o desenvolvimento correto do indivíduo dentro do útero. Esta fase envolve a passagem do zigoto (unicelular), a embrião (multicelular) e, por fim, em concepto (quando se distingue o embrião com suas membranas extraembrionárias). O desenvolvimento precoce é o estágio mais dinâmico e vulnerável na formação de um indivíduo. Investigações recentes demonstraram que alterações nesta etapa podem modificar características produtivas ou reprodutivas durante a vida adulta. É por isso que é necessário conhecer as etapas fisiologicamente normais envolvidas neste processo (figura 1). Em fases mais tardias de desenvolvimento, o embrião se converterá em um feto com todos os sistemas e tecidos diferenciados observados num animal adulto. Após a fertilização, o zigoto resultante é capaz de dar origem a um novo organismo completo, de modo que se considera como uma célula totipotencial. O desenvolvimento embrionário começa e se consegue graças a uma série de divisões mitóticas conhecidas como segmentação ou clivagem (cleavage, em inglês). A primeira divisão mitótica dá origem a duas células filhas idênticas (figura 1), e ocorre por volta das 20 às 30 horas depois da fertilização, com divisões subsequentes a cada 12 a 24 h, dependendo da espécie. As células resultantes destas divisões são conhecidas como blastômeros. A orientação da divisão inicial que dá origem aos dois primeiros blastô- meros, parece ser guiada pela posição dos corpos polares. As divisões iniciais das células embrionárias são sincrônicas, no entanto, conforme o desenvolvimento se torna assincrônicas. Assim, a divisão mitótica inicial dá origem a um embrião de duas células (dois blastômeros), a segunda a um embrião de quatro células, a terceira a um de oito células e a quarta a um com 16 células, onde passa a ser chamado de mórula. Estas divisões são realizadas sem o aumento do volume do citoplasma, para que seja restabelecida uma proporção celular mais adequada à das células somáticas, já que o ovócito é a célula mais grande do organismo (um ovócito mede entre 100 e 150 μm do ovócito, enquanto uma célula somática mede de 10 a 20 μm); e porque o embrião ainda está contido dentro da zona pelúcida (figura 1). Um dos pontos críticos durante o desenvolvimento embrionário precoce é a ativação do genoma embrionário. Durante as etapas iniciais após a fertilização, as proteínas e RNAs “herdados” do ovócito são responsáveis pelo metabolismo e desenvolvimento inicial do embrião. É apenas até o estágio de quatro (ratos) ou oito blastômeros (espécies domésticas e humanas) em que o embrião começa a sintetizar o seu próprio RNAm (mensageiro) e as proteínas específicas necessárias para controlar o seu crescimento e metabolismo. A qualidade do ovócito que é fertilizado, consequente- mente, tem um grande impacto sobre a sobrevivência inicial do embrião. Quando o embrião atinge uma média de 16 a 32 células é conhecido como mórula (tabela 1) (do latim morus: mora), e nesta fase o embrião começa a compactar-se, o que ocorre porque começam a estabelecer-se diferentes uniões celulares, de acordo com a relação espacial entre os blastômeros. As células centrais desenvolvem-se incluindo entre elas junções comunicantes, conhecidas também como junções GAP, enquanto as que se encontram na periferia estabelecem uniões estreitas, dando origem a duas subpopulações distintas de blastômeros: periféricos e centrais. Cabe mencionar que os blastômeros que compõem a mórula ainda são células capazes de dar origem a um novo indivíduo completo, ou seja, são totipotenciais. À medida que a mórula continua a dividir-se e a crescer, as células localizadas na periferia começam a liberar sódio para os espaços intercelulares, criando uma diferença na pressão osmótica seguida pela entrada de água ao embrião. O líquido se acumula e provoca a separação das células, distinguindo ainda mais as duas subpopulações de células mencionadas (periféricas e centrais) e forma-se uma cavidade cheia de líquido. Esta cavidade é conhecida como blastocele; com a sua formação o embrião entra em fase de blastocisto (figura 1, tabela 1). Da subpopulação celular da periferia se origina do trofoblasto (trofoectoderma) que formará a maioria das membranas extraembrionárias (placenta), e da subpopulação central é estabelecida a massa celular interna ou embrioblasto, que dará origem ao embrião propriamente dito, ou seja, ao feto. Ao continuar a multiplicação e crescimento do trofoblasto à medida que o blastocisto se desenvolve, as células da massa interna se diferenciam novamente em dois segmentos distintos: a endoderme primitiva ou hipoblasto e o epiblasto (figura 1), em que todos os tecidos do organismo (saco vitelino) são originados e as células germinativas primordiais. Uma vez formado, o epiblasto continua a dividir-se e a diferenciar-se para dar origem às três placas ou camadas germinativas conhecidas como endoderme, mesoderme e ectoderme. Este processo é conhecido como gastrulação, e durante este diferem-se no embrião as porções craniais, caudais, dorsais e ventrais, processo conhecido como polaridade do embrião, que orienta o desenvolvimento dos diversos tecidos e órgãos do indivíduo. À medida que o blastocisto continua crescendo e diferenciando-se, vai-se acumulando mais líquido no blastocele, com o que a pressão interna aumenta e a zona pelúcida começa a ficar mais fina. Este fato, juntamente com a ação de proteases produzidas pelo embrião, leva à ruptura da zona pelúcida e à saída do blastocisto (eclosão), pelo que, uma vez liberado, o embrião é conhecido como blastocisto eclodido. O trofoblasto embrionário entra, então, em contato direto com o endométrio, o que é considerado como o início da implantação. IMPLANTAÇÃO O trofoblasto embrionário, também conhecido como trofoectoderma, dá origem à maioria das membranas fetais ou placenta fetal. O processo no qual o trofoblasto se une ao endométrio materno é conhecido como implantação; para isso ocorre uma série de processos altamente sincronizados envolvendo secreções embrionárias e maternas, e interações físicas, durante um período limitado conhecido como janela de receptividade. A implantação é considerada um processo gradual que genericamente se divide em cinco fases, algumas das quais podem sobrepor-se parcialmente e diferir segundo a espécie: 1. Eclosão do blastocisto da zona pelúcida (figura 2); -/- 2. Pré-contato e orientação do blastocisto. É o contato inicial entre as células do trofoblasto e do epitélio endometrial, bem como a orientação da massa celular interna e do trofoectoderma, que assume especial importância em espécies cuja implantação é invasiva, como em roedores e primatas; 3. Aposição - refere-se ao posicionamento do blastocisto numa determinada área e de uma forma específica no útero. Começa a interdigitação das vilosidades coriônicas com o epitélio luminal do endométrio. 4. Adesão - requer sistemas de sinalização que envolvem glicoproteínas de adesão, como integrinas, selectinas e galectinas, com os seus ligantes, tanto no epitélio luminal como no epitélio trofoectoderma. 5. Invasão endometrial - este termo se relaciona ao tipo de placentação e é pertinente sobretudo para aquelas espécies onde existe uma fusão entre células do trofoblasto e do epitélio do endométrio durante a formação da placenta, ou que as células trofoblásticas penetrem as camadas endometriais e até modifiquem as células do endométrio que as rodeiam. Existem três tipos de implantação ou nidação. Na nidação central ou não invasiva, a vesícula embrionária ocupa uma posição central na luz do útero e, na sua relação com a mucosa uterina, unicamente através das vilosidades coriônicas (projeções das células trofoblásticas dentro das quais crescem capilares do feto), há adesão mas não invasão da mucosa. Este tipo ocorre nos ungulados domésticos, mas não em carnívoros. Na nidação excêntrica a vesícula embrionária está inserida num canal profundo da mucosa, parcialmente isolada da luz principal, e se apresenta na rata, cadela e gata. A nidação intersticial é própria dos primatas, rato e cobaia, e nesta produz-se a destruição do epitélio e do tecido conjuntivo do útero, de modo que a vesícula embrionária se afunda na própria lâmina mucosa e se desenvolve em um espaço intersticial. Até o momento da implantação, a nutrição do embrião é histotrófica, sendo as substâncias necessárias absorvidas através do trofoblasto, como foi mencionado anteriormente. A partir deste momento, o trofoblasto começa o desenvolvimento de uma série de membranas extraembrionárias que permitirão finalmente a troca de nutrientes e metabólitos entre o sangue materno e o do embrião, constituindo a placenta. Um fato necessário na implantação é a perda de receptores para progesterona no epitélio luminal do endométrio, e pré-sensibilização do mesmo pelos estrógenos. Apesar de parecer um efeito contraditório, este requisito permite o desaparecimento de uma camada de mucina e outros compostos proteicos, que revestem o endométrio e que atuam como uma película antiaderente que inicialmente não permite a aposição e adesão do embrião. O desaparecimento desta camada ocorre durante a janela de receptividade, seja em toda a superfície do endométrio (ruminantes, suínos e roedores) ou nas zonas específicas onde o blastocisto será implantado (humano e coelho). Por esta razão, a interação física entre o embrião e o endométrio desempenha um papel importante na implantação. Uma vez que a camada de glicoproteínas desaparecer, é possível a aposição do trofoectoderma embrionário e das células epiteliais do endométrio, iniciando assim a implantação propriamente dita através da intercomunicação entre os dois tecidos. A implantação pode ser considerada como a fixação do embrião ao útero a partir do ponto de vista físico e funcional. No entanto, como se trata de um processo progressivo e gradual, em que algumas das suas fases podem ser parcialmente sobrepostas, não existe consenso sobre o período em que se inicia e termina. Na borrega, por exemplo, estima-se que ocorra entre o dia 10 e o dia 22, enquanto na vaca entre os dias 11 e 40 pós-ovulação. Nas espécies polítocas, isto é, fêmeas que parem várias crias como as porcas, os blastocistos se distribuem ao longo dos cornos uterinos como resultado de movimentos musculares da parede uterina, aparentemente regulados por prostaglandinas e outros fatores secretados pelo útero. Por exemplo, nas porcas, os blastocistos se movem livremente entre os cornos, e a distribuição dos embriões ao implantar-se é mais uniforme do que poderia ser esperado se ocorresse meramente ao acaso. Tem observado que a deficiência na produção de ácido lisofosfatídico 3 (LPA3) e/ou seu receptor, ocasiona uma falha na distribuição dos embriões no útero. Por outro lado, não há evidência de que um blastocisto implantado exerça alguma influência inibitória sobre a implantação de outro blastocisto próximo a ele. Como supracitado, o processo de implantação inclui uma complexa interação entre o embrião e o útero, e cada um deles provê de estímulos essenciais para favorecer a progressão do outro, apresentando-se diferenças em tempos e particularidades dentro das diferentes espécies. -/- Porca O período de adesão situa-se entre os dias 12 e 24 após a fertilização. Ao redor do dia sete, o blastocisto é eclodido, porque o trofoblasto está em contato direto com o epitélio uterino e começa a proliferar com rapidez. O endoderme se forma e o blastocisto muda de uma pequena vesícula esférica para um tubo muito alongado que chega a medir cerca de um metro em poucos dias, ele que lhe proporciona uma superfície muito ampla para a absorção de nutrientes. Cadela Os embriões migram entre os dois cornos uterinos do dia 12 ao 17 após a fertilização, distribuindo-se de maneira uniforme. Estes embriões aderem ao endométrio entre os dias 16 e 18, e alcançam sua implantação final entre o dia 17 e 20 da gestação. Cabe ressaltar que nos caninos o período de pré-implantação é o mais longo das espécies domésticas, o que ocorre porque a cadela ovula ovócitos imaturos (ovócitos primários) que precisam amadurecer por dois a três dias, para formar ovócitos secundários, antes que a fertilização seja possível. Por isso, o zigoto canino chega à junção útero-tubárica entre o sétimo e o décimo dia após o pico pré-ovulatório de LH (a ovulação ocorre, em média, dois dias após o pico de LH), entrando no útero em estágio de mórula ou blastocisto em torno dos dias 10 a 12 depois do referido pico. Ovelha O desenvolvimento precoce do blastocisto é muito semelhante ao da porca. Observa-se certo grau de adesão desde o dia 10 da gestação, mas o alongamento do embrião é menos extenso do que em suínos e tem início entre o dia 11 e 12. Para a terceira semana o embrião ovino chega a medir até 30 cm de comprimento. O processo de implantação é concluído aproximadamente entre a quarta e quinta semana de gestação (figura 3). Vaca O processo de implantação é semelhante ao da borrega, mas tem início mais tarde. A zona pelúcida se perde por volta do dia 9 a 10 (blastocisto eclodido) e o embrião começa a alongar-se ao redor do dia 12 a 14, atingindo um comprimento de cerca de 60 mm para o dia 16, embora possa haver uma grande variação individual. A partir do dia 33, o córion é formado e existe uma adesão inicial que inclui dois ou quatro cotilédones, que se interdigitam rapidamente com o tecido materno de modo que o embrião começa a nutrir-se através deles. Égua O blastocisto atinge um diâmetro de cinco centímetros aos dois meses e pratica- mente não se alonga. Entre os dias seis e sete após a ovulação, o embrião começa a revestir-se de uma camada glicoproteica que se forma entre o trofoectoderma e a zona pelúcida e que contém e mantém o embrião esférico depois de ter eclodido. Esta cápsula é uma estrutura única nos equinos (cápsula embrionária), afina-se no dia 18 e se perde entre os dias 21 e 23 de gestação. Na décima semana as microvilosidades do córion se interdigitam com a mucosa da parede uterina e na semana 14 é completada a implantação. Espécies não domésticas Em algumas espécies como os marsupiais, os ursos, focas, doninhas e alguns tipos de cervídeos, pode interromper-se temporariamente o desenvolvimento do embrião in utero e adiar a sua implantação, como estratégia evolutiva para favorecer o nascimento das crias em condições ambientais favoráveis para a sua sobrevivência. Esta estratégia é conhecida como diapausa e pode ser uma condição obrigatória ou facultativa para cada gestação, dependendo da espécie. Os mecanismos que a desencadeiam e a concluem não estão totalmente explicados e são espécie-específica. RECONHECIMENTO MATERNO DA GESTAÇÃO (RMG/RMP) O estabelecimento da gestação em mamíferos domésticos requer a presença de um corpo lúteo CL funcional que produz progesterona em quantidades adequadas para manter o desenvolvimento embrionário inicial e permitir mudanças necessárias durante o período de peri-implantação. Para que o corpo lúteo seja mantido e a fêmea seja impedida de reiniciar um novo ciclo estral, o embrião deve sinalizar sua presença para a mãe. O sinal para o reconhecimento materno da gestação (RMG) provém então do embrião e podem ser de dois tipos: luteotrópico ou anti-luteolítico. No primeiro, a(s) substância(s) produzida(s) pelo embrião que atua(am) sobre o corpo lúteo para manter sua funcionalidade, por exemplo a gonadotrofina coriônica humana (hCG) e a prolactina em roedores. O segundo tipo de sinal previne ativamente a luteólise, e é o mecanismo presente nas espécies domésticas em que o embrião produz substâncias como o interferon-τ (IFN-τ) em ruminantes ou os estrógenos em suínos. Ruminantes Como supracitado, o IFN-τ é responsável pela sinalização para o reconhecimen- to materno da gestação neste grupo que engloba cabras, ovelhas e vacas (figura 4). É um fator produzido pelas células do trofoblasto do embrião, e pode ser detectado a partir dos dias 11 a 12 em ovinos e de 14 a 15 em bovinos. Uma vez secretado, o IFN-τ impede a lise do corpo lúteo (efeito anti-luteolítico) por meio do bloqueio indireto da síntese de prostaglandina F2 alfa (PGF2α). No trabalho acerca do ciclo estral foi explicado que a luteólise requer a presença de receptores de ocitocina (OTR) no endométrio, que ao unir-se ao seu ligante, a ocitocina (proveniente inicialmente do hipotálamo e posteriormente de origem lútea), estimulam a produção de PGF2α e estabelecem um feedback positivo, que culminará na destruição do CL. Para que os OTRs sejam sintetizados, é necessária uma estimulação prévia do endométrio com estradiol, que ocorre através da ligação com seus receptores (ER-1). O mecanismo pelo qual o IFN-τ impede a lise do corpo lúteo é bloqueando, direta ou indiretamente, a síntese de OTR e, consequentemente, a produção pulsátil de PGF2α. Suínos No caso dos suínos, considera-se que o sinal embrionário para o reconhecimento materno da gestação são os estrógenos, produzidos pelos embriões em torno do dia 11 a 12 pós-ovulação. O endométrio suíno produz PGF2α que, quando não há gestação, é secretado na circulação uterina (secreção endócrina), de onde é transportada em direção ao CL para causar luteólise. Se há embriões no útero produzindo suficiente quantidades de estradiol, isso redireciona a secreção de PGF2α para o lúmen uterino (secreção exócrina), evitando que seja liberado para a circulação e, portanto, é sequestrado impedindo que chegue ao corpo lúteo (figura 5). É importante enfatizar que a produção de PGF2α não é inibida, mas sua secreção é redirecionada. Este mecanismo é conhecido como teoria endócrino-exócrina. Vale ressaltar que para o sinal de reconhecimento materno da gestação na porca ser eficiente, é necessário a presença de pelo menos quatro embriões, dois em cada corno, uma vez que se não houver dois embriões, um em cada corno, ocorre luteólise e reinicia a atividade cíclica. Embora os estrógenos sejam identificados como o sinal de reconhecimento materno nesta espécie, o embrião suíno também produz outros fatores, como a PGE2 e o ácido lisofosfatídico, considerado necessário para o estabelecimento adequado da gestação. A PGE2 ocasiona uma redução na produção de PGF2α em favor da PGE2 no endométrio e favorece a contração do miométrio para permitir a migração de embriões. O ácido lisofosfatídico, juntamente com seu receptor, é um fator crítico que favorece a migração intra-uterina, e permite uma distribuição adequada dos embriões ao longo dos cornos. Outras substâncias produzidas pelo embrião suíno são o IFN-delta (IFN-δ) e IFN-gama (IFN-γ), que não possuem ação anti-luteolítica, mas poderiam intervir no processo de implantação. Equinos Na égua é essencial que o embrião, ainda rodeado pela sua cápsula embrionária, migre de 12 a 14 vezes por dia através do útero, entre os dias 12 e 14 após ovulação, a fim de distribuir o fator de reconhecimento materno (figura 6). Embora seja sabido que existe, este último ainda não foi identificado, mas foi estabelecido que é da natureza proteica e seu principal efeito é a inibição da produção endometrial de PGF₂α, mediante a redução na formação do receptores de ocitocina; desta forma, evita-se o início do sinal luteolítico. É interessante notar que nesta espécie a ocitocina não é de origem lútea e sim endometrial. Primatas Ao contrário das espécies domésticas mencionadas, o mecanismo de ação do sinal de reconhecimento materno em primatas é luteotrópico. No humano, o embrião produz gonadotrofina coriônica humana (hCG) após o início da implantação (dias 6 a 8). A hCG estende a vida funcional do CL por meio de sua ligação a receptores lúteos para LH, estimulando assim a liberação de progesterona. Este efeito permite a “sobrevivência” do CL pelo menos até o momento em que a produção de progesterona é transferida para a placenta para levar a gestação a termo. Carnívoros Na cadela não é necessário o reconhecimento da gestação, já que normalmente o corpo lúteo tem uma vida média maior que a duração da gestação. Como na égua, a migração dos embriões através do útero antes da implantação pode favorecer o reconhecimento materno. Adicionalmente, tem sido descrito que durante o período antes da implantação (< 10 dias depois da ovulação), há um aumento na expressão de genes relacionados com a imunomodulação local (IFN-γ, IL-4 e CD8+), que não estão presentes em cadelas durante o diestro. A produção de IFN-γ por parte do embrião canino, como em outras espécies, pode estar envolvida na implantação ou o reconheci- mento da gestação, mas até o momento não foi demonstrado de forma inequívoca. Na gata doméstica, o fator que favorece o reconhecimento materno da gestação ainda não foi descrito. Temos que lembrar que seja qual for o mecanismo envolvido, a produção do sinal embrionário de reconhecimento materno da gestação é importante, já que a contínua presença de progesterona na circulação materna, faz possível que ocorra o desenvolvimento precoce do embrião e eventualmente a implantação, com a formação do órgão temporal mais importante para o desenvolvimento fetal: a placenta. Resumindo, o sinal enviado pelo embrião deve ser dado antes do útero começar a secretar PGF2a, hormônio que causa a destruição do corpo lúteo produtor da progesterona necessária para a gestação. O embrião deve secretar algumas substâncias (denominadas EPF: Early Pregnant Factors/fatores de gestação precoce) que capte o endométrio materno e sirva para evitar a ação luteolítica da PGF2a. Na porca, em vez de ser evitada a secreção de PGF2a, o referido hormônio é “sequestrado na luz do útero” e, desta forma, passa a secretar-se em forma exócrina, sem ter efeito sobre o corpo lúteo. No bovino, o reconhecimento materno da gestação é o processo fisiológico no qual o embrião, por meio de sinais moleculares como a secreção de interferon-τ (IFN-τ), anuncia sua presença no trato reprodutivo materno a fim de evitar que seja desencadeado o mecanismo luteolítico exercido pela PGF2a sobre o corpo lúteo. PLACENTAÇÃO Nos mamíferos domésticos, o processo de implantação é gradual e prolongado, e ocorre paralelamente a processos como a gastrulação e a formação de membranas extra- embrionárias: saco vitelino, âmnio, alantóides e córion. A formação das membranas extraembrionárias nos mamíferos eutérios, ou seja, aqueles que formam uma placenta completa, é um processo indispensável que permite ao embrião aderir-se ou implantar-se ao endométrio materno. As quatro membranas extraembrionárias mencionadas são formadas a partir do trofoblasto, mesoderme e endoderme embrionários. O saco vitelino fornece nutrientes no desenvolvimento inicial do embrião e se converte em vestigial quando a gestação progride; tem origem no endoderma primitivo, estrutura que junta com o trofoblasto e o mesoderma, formam o córion e âmnions. O âmnion contém o líquido amniótico que está em contato direto com o embrião e é a membrana mais interna; ademais, protege o feto, proporciona lubrificação para o parto e serve como um depósito para urina e resíduos fetais. O córion, por outro lado, é a membrana mais externa do embrião e, portanto, é a que entra em contato direto com o endométrio uterino materno; se fixa ao útero, absorve nutrientes do útero, permite a troca gasosa materno/fetal e produz hormônios. O alantóide se origina de uma evaginação do intestino primitivo e é de onde surge o sistema vascular da placenta fetal; a fusão com o córion (placenta cotiledonária), carrega os vasos sanguíneos do cordão umbilical, que liga o feto com o alantóide e é um reservatório de nutrientes e resíduos. Conforme o embrião se desenvolve, o saco vitelino regride e o alantóide se enche de líquido, pelo que este último se funde com o córion para formar o corioalantóides, que se torna a membrana mais externa e, portanto, a porção fetal do placenta. A placenta é um órgão temporário que representa uma interface através da qual realiza a troca bidirecional de nutrientes, gases, hormônios e outras substâncias entre a mãe e o feto. A unidade funcional da placenta são as vilosidades corioalantóicas, as quais são projeções pequenas dos corioalantóides que se interdigitam com o endométrio uterino, cuja superfície de absorção permite essa troca. A placenta é um órgão endócrino capaz de produzir uma gama de hormônios que ajudam a controlar o ambiente uterino, favorecendo o desenvolvimento do feto, além disso possui um papel importante no momento do parto. Nas diferentes espécies a placenta tem características particulares, pelo qual existem várias classificações, de acordo com a sua posição uterina, a distribuição das vilosidades corioalantóicas e a sua histologia. Posição uterina Refere-se à posição do concepto em relação ao lúmen uterino (figura 7). Central: O concepto ao ser implantado permanece em contato com o lúmen do útero. A maioria das espécies domésticas de importância veterinária estão dentro desta classificação. Excêntrica: O concepto penetra parcialmente o endométrio materno, mas mantém um certo contato com o lúmen uterino. Os roedores (ratos e ratos) e a coelha possuem este tipo de placentação. Intersticial: O embrião invade o endométrio, perde contato com o lúmen uterino, e ao crescer o lúmen uterino se oblitera. Os humanos e a maioria dos primatas mostram este tipo de placenta. Distribuição das vilosidades As vilosidades que formam a interface materno-fetal podem estar distribuídas de maneira diferente ao longo da superfície dos corioalantóides, pelo qual a placenta pode ser classificada como (figura 8): Difusa: Neste tipo de placenta as vilosidades estão distribuídas ao comprimento de toda a superfície do córion (corioalantóides) de maneira uniforme. As placentas de suínos e equinos se enquadram nesta classificação, embora, nesta última espécie, as vilosidades formem estruturas mais ramificadas, que são chamadas microcotilédones (figura 10). Zonal: Esta placenta se apresenta nos carnívoros domésticos, tanto caninos como felinos. As vilosidades que determinam a zona de troca de nutrientes e resíduos, e de ligação com o endométrio são delimitadas de forma a formar uma cintura central em torno do feto (figura 9). Distingue-se também uma segunda região chamada paraplacenta, que se localiza em ambos lados deste “cinto”, e do qual a função não é inteiramente conhecida, embora sabe-se que desempenha um papel importante na troca de ferro da mãe para o feto. As extremidades laterais dos corioalantóides nestas placentas não possuem vilosidades por isso não se ligam ao endométrio. Uma terceira região é a zona transparente nas extremidades distais do córion que tem pouca vascularização. Esta zona pode estar envolvida na absorção de materiais diretamente do lúmen uterino (figura 11). Cotiledonária: É o tipo de placentação que se encontra presente nos ruminantes (ovinos, caprinos e bovinos). As vilosidades coriônicas nestas espécies são agrupadas em pequenas áreas do córion chamadas cotilédones, que se interdigitam e fundem-se parcialmente com locais delimitados no endométrio chamados carúnculas, formando, em conjunto, estruturas conhecidas como placentomas. Cabe destacar que as carúnculas carecem de glândulas endometriais, que só estão presentes nas porções inter-carun- culares do endométrio. Os placentomas, por sua vez, são altamente vascularizados e são remodelados com o progresso da gestação, ramificando-se para aumentar a superfície de troca e o fluxo sanguíneo para aumentar os requisitos do feto em crescimento. Nas zonas inter-carunculares, a placenta é ligada ao endométrio por meio de sistemas de adesão superficial que envolvem glicoproteínas. Acredita-se que a adesão do concepto com o endométrio (carúnculas) é estabelecida em torno de 30 dias em ovinos e 40 dias em bovinos. (figuras 13 a 17). Discoidal: Nestas placentas, as vilosidades agrupam-se numa área circular ou oval, formando uma estrutura discoidal. Este tipo de placenta é encontrada principal- mente em coelhas, roedores e primatas, incluindo os humanos. Histologicamente Esta classificação considera o número de camadas de tecido que compõem a placenta e que separam a circulação materna da circulação fetal (tabela 3). O número máximo é de seis camadas, três do lado fetal (córion, tecido intersticial e endotélio do vaso sanguíneo) e três do lado materno (epitélio endometrial, tecido intersticial e endotélio vascular) (figura 19 e tabela 3). O modo de distinguir e nomear os diferentes tipos de placenta nesta classificação é usando como prefixo a camada materna que está em contato com o córion fetal. As diferentes placentas baseados em sua histologia são as seguintes (figura 19): Epiteliocorial: É o menos íntimo entre os tipos de placentas (figura 20). Estas placentas conservam intactas as seis camadas de tecido, portanto que mantêm as circulações materna e fetal mais separadas, e consideradas como as mais impermeáveis. Este tipo de placenta está presente na porca e égua. Lembre-se de que as placentas da porca e da égua são diferentes e as vilosidades ocupam uma grande proporção da área de superfície do córion (figura 19 A). Também apresenta-se nos ruminantes, no entanto, as placentas dos ruminantes apresentam algumas características particulares que as colocam como um subgrupo e se chamam sinepiteliocorial ou sindesmocorial (figura 19 B). Na vaca, este tipo apresenta-se nos primeiros 2-3 meses de gestação. Além da característica de erosão parcial do epitélio endometrial, um tipo de célula único é encontrado na placenta de ruminantes. Essas células são chamadas células gigantes binucleadas. Como o nome indica, elas são caracterizadas como bastante grandes e com dois núcleos. Na placenta dos ruminantes, algumas células do epitélio coriônico conhecidas como células binucleadas, se fundem com algumas células do epitélio endometrial, criando inicialmente células gigantes trinucleadas e mais tarde placas ou sincícios multinucleados. Estes sincícios têm em consequência uma origem tanto fetal como materna, que criam lugares delimitados nos quais em vez de existir intacta uma camada de epitélio coriônico e outra de epitélio endometrial, encontra-se uma só camada que combina as duas origens. As células gigantes binucleadas migram e mudam seu número ao longo da gestação em forma dinâmica. Este tipo celular é importante porque secretam uma variedade de hormônios. Células gigantes binucleadas aparecem por volta do dia 14 na ovelha e entre os dias 18 e 20 na vaca. Endoteliocorial: 5 camadas. Neste tipo de placentação o córion fetal está em contato direto com o endotélio vascular do endométrio graças à erosão do epitélio e do tecido conectivo endometrial (tecido intersticial) durante a implantação (figura 19 C). De modo que o intercâmbio de substâncias e resíduos só requer atravessar quatro camadas de tecidos. Este tipo de placenta é presente principalmente em cães e felinos. Nota-se nas figuras 19 C e 21 que este tipo de placenta é mais íntimo do que a placenta epiteliocorial porque o epitélio endometrial não existe mais. Hemocorial: 3 camadas (figura 22). Aqui o epitélio coriônico está intacto e entra em contato direto com o sangue materno em regiões onde formam reservatórios de sangue semelhantes a poços (figura 19 D). O intercâmbio de substâncias e resíduos entre a mãe e o feto é mais direto uma vez que é necessário atravessar apenas três camadas para chegar até à circulação fetal. Algumas espécies de primatas, incluindo o ser humano e os roedores possuem este tipo de placentação. MEMBRANAS EXTRAEMBRIONÁRIAS EM AVES Ao mesmo tempo que se estabelece o corpo embrionário e os esboços de cada um dos órgãos começam a gerar-se, torna-se imperioso garantir a sobrevivência do embrião. Tenha-se em conta que nas aves todo o necessário para o desenvolvimento é encontrado no ovo pelo que deve-se reforçar a eficácia das estruturas criadas para garantir o objetivo a que se destina. O exterior é fornecido apenas com o O2; emite CO2 e vapor de água no exterior (perda de 15% da água durante a incubação inicial). Além disso, o neonato não é imaturo, como nos anfíbios, mas está em um estádio maduro juvenil. Como indicado, são quatro as problemáticas a que deve fazer frente o embrião: prover-se de um meio que garanta o desenvolvimento volumétrico, amortecendo os movimentos físicos excessivos que possam traumatizá-lo e evitar a dessecação; assegurar que os nutrientes (vitelo e albúmen) sejam incorporados de forma correta no interior do embrião; assegurar o intercâmbio de gases; e eliminar substâncias tóxicas derivadas do metabolismo proteico. Para atender estas necessidades são desenvolvidas uma série de membranas extrambrionárias que se vão expandindo progressivamente pelo interior do ovo. A dureza da casca e sua relativa impermeabilidade protege-o igualmente da intempérie terrestre. -/- Figura 23: Evolução das membranas extraembrionárias de galinha (3 e 10 dias de incubação). -/- Saco vitelino: o saco vitelino é a primeira membrana extraembrionária em formação. Aparece como consequência direta da gastrulação: as camadas germinativas que se formam ao nível do disco embrionário expandem-se progressivamente contornando o vitelo. Assim, as células provenientes da área opaca (equivalente ao trofoblasto dos mamíferos) migram sobre o vitelo, terminando quase por cobrir, o mesmo ocorre com o endoderma mais internamente, formando-se assim um saco bilaminar. Posteriormente, o mesoderma se interpõe entre ambos, progredindo igualmente no sentido distal, rodeando o endoderma e aderindo-se ao mesmo e ao equivalente de trofoblasto. Ao estabelecer-se o celoma, o saco é constituído pelo endoderma e folha esplâncnica do mesoderma lateral. Este mesoderma vai progredindo no sentido distal e se vasculariza profunda- mente; os vasos distais se anastomosam formando um anel vascular denominado seio terminal, que marca o limite do mesoderma em expansão. Assim, sobre o vitelo é distinguível um área distal não vascularizada (área vitelina) e uma área proximal vascularizada (área vasculosa) que vai ficando progressivamente maior. Ao sexto dia de incubação mais da metade da superfície do vitelo foi envolvido pelo mesoderma. Os nutrientes do vitelo são absorvidos e desdobrados a componentes mais simples por enzimas produzidas pelo endoderma, sendo incorporados aos vasos vitelinos que os veicularão até o coração, que os impulsionará a todo o embrião. Durante a fase embrionária (até ao sexto dia de incubação), o oxigênio do exterior chega até a área vasculosa por difusão, incorporando-se daqui ao embrião; além disso, durante a primeira semana, as alterações na composição e volume do vitelo fazem que se disponha flutuando sobre o albúmen, o que faz com que a área vasculosa fique em contato com a casca, favorecendo-se assim a respiração. O intestino primitivo se instaura a partir das porções mais proximais do saco vitelino à vez que o corpo é fechado (2º-3º dia). O saco vitelino vai regredindo à medida que se vão esgotando os nutrientes do vitelo que aloja. Pouco antes do nascimento é incorporado à cavidade corporal como divertículo vitelino que fica unido ao jejuno; o divertículo vitelino persiste até seis dias após o nascimento, constituindo uma fonte adicional de nutrientes. -/- Figura 24: Feto de galinho ao fim, perto de ser eclodido. -/- mnios: no segundo dia (-30 horas) de incubação se formam as dobras amnióticas na somatopleura extraembrionária, perto do disco embrionário. Progridem dorsalmente, terminando por convergir e fundir-se cerca de 72 horas de incubação, coincidindo com o fechamento corporal, assim sendo constituído o âmnios, que terminará perdendo todo o contato com o córion. A cavidade amniótica que limita está cheia de um líquido seroso que garante que o embrião seja desenvolvido em um meio aquoso; este líquido é secretado pelo âmnios, mas também composto por substâncias formadas pelos rins, cavidade oral e aparelho respiratório. Córion: após a formação do celoma e o estabelecimento e fusão das dobras amnióticas, a parte da somatopleura extraembrionária que fica mais periférica constitui o córion (também denominado serosa nas aves); permanece formada pela área opaca expandida e mesoderma somático. Progressivamente vai aderindo-se à membrana testácea interna deslocando o albúmen; sobre o dia 12 termina por cobrir toda a superfície interna da casca. Intervém na troca gasosa com o meio ambiente através dos poros da casca e na captação do cálcio desta. Alantóides: o alantóide inicia a sua formação no dia 3 de incubação. Cresce rapidamente, ocupando o espaço exocelômico, terminando por cobrir o âmnios e saco vitelino. Progressivamente, entre os dias 4 a 10, sua parte mais externa se funde com o córion, formando-se o alantocórion, membrana trilaminar que cobrirá a superfície interna da casca, aderindo-se à membrana testácea interna, cujo mesoderma (esplâncnico) se vasculariza intensamente. A partir do dia 7 substitui completamente a área vasculosa como órgão respiratório, sendo garantido o aumento gradual das necessidades de troca gasosa na fase fetal do desenvolvimento (desde o dia 8), de rápido crescimento. A capacidade de capilarização desta membrana é muito maior do que a do saco vitelino. Na cavidade alantóica acumula-se a urina produzida pelos rins, afastando os produtos tóxicos do embrião; a membrana também age sobre este fluido intervindo na manutenção do equilíbrio hídrico e mineral do embrião. -/- Figura 25: Formação do saco vitelino. Limite entre a área vascular e avascular. Seio terminal. -/- O albúmen perde água rapidamente e torna-se menos volumoso e mais viscoso, terminando por desaparecer progressivamente. A ligação do alantocórion à membrana testácea interna faz com que seja marginalizado para uma posição periférica, no polo agudo do ovo. Aqui, o alantocórion que o rodeia constitui o saco do albúmen. O albúmen é a principal fonte de água e proteínas. A água é incorporada ao vitelo, o que, ao tornar-se mais volumoso, provoca que, entre os dias 3 e 4, se rompa a membrana vitelina; apenas restos mortais devem permanecer entre o saco vitelino e o albúmen. Dentro do saco vitelino, a água se acumula principalmente sob o embrião -fluido subembrionário-; este fluido atinge o seu volume máximo (15 ml) no dia 6. As proteínas serão incorporadas principalmente a partir de no dia 12, seja através do saco vitelino, do saco do albúmen ou por ingestão de líquido amniótico, dada a comunicação seroamniótica que se estabelece. Na galinha, a eclosão ocorre aos 21 dias de incubação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- Anotações de aulas de Embriologia Básica, Prof. Dr. Edson João da Silva, UFRPE, 2021. BAZER, Fuller W. et al. Novel pathways for implantation and establishment and maintenance of pregnancy in mammals. MHR: Basic science of reproductive medicine, v. 16, n. 3, p. 135-152, 2009. CARTER, Anthony M. Evolution of placental function in mammals: the molecular basis of gas and nutrient transfer, hormone secretion, and immune responses. Physiological Reviews, 2012. CARTER, A. M.; ENDERS, A. C. Placentation in mammals: Definitive placenta, yolk sac, and paraplacenta. Theriogenology, v. 86, n. 1, p. 278-287, 2016. CONSTANTINESCU, G.M.; SCHATTEN, H. Comparative reproductive biology. Carlton: Blackwell Publishing, 2007. 402p. Avicultura: Formação do Ovo. Desenvolvimento Embrionário e Diferenciação Sexual nos Animais Domésticos. Disponível em:. Acesso em: Dezembro de 2021. Diferenciação e Determinação Sexual dos Animais. Fisiologia do Ciclo Estral dos Animais Domésticos. Emanuel Isaque Cordeiro da Silva, 2021. Manejo na Avicultura: Postura, Iluminação e Incubação dos Ovos. Transporte de Gametas, Fertilização e Segmentação. FERRER‐VAQUER, Anna; HADJANTONAKIS, Anna‐Katerina. Birth defects associated with perturbations in preimplantation, gastrulation, and axis extension: from conjoined twinning to caudal dysgenesis. Wiley Interdisciplinary Reviews: Developmental Biology, v. 2, n. 4, p. 427-442, 2013. GALINA, Carlos; VALENCIA, Javier. Reproducción de los animales domésticos. 2006. GEISERT, Rodney D.; SPENCER, Thomas E. Placentation in Mammals. Springer, 2021. GINTHER, O. J. Reproductive Biology of The mare: Basic and Applied Aspects. 2. ed. Cross Plains, Wisconsin: Equiservices, 1992. GUILLOMOT, Michel. Cellular interactions during implantation in domestic ruminants. Journal of Reproduction and Fertility-Supplements only, n. 49, p. 39-52, 1995. 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Defina e caracterize os meios de reconhecimento materno da gestação (RMG) nos animais domésticos. -/- 6. O que diferencia o RMG em ruminantes e suínos? -/- 7. Qual o papel do estradiol no RMG em porcas? O que ocorre quando a porca não fica gestante? -/- 8. Explique o RMG em cães e gatos. -/- 9. Defina placentação e sua importância para a reprodução dos animais domésticos. -/- 10. Quais são as classificações da placentação? Classifique a placentação das fêmeas domésticas. -/- 11. Caracterize e diferencie o processo de placentação em fêmeas domésticas. -/- 12. Observe a figura e responda o que se pede:. (shrink)

Stress profoundly impacts quality of life and may lead to various diseases and conditions. Understanding the underlying physiological and neurological processes that take place during stress and meditation techniques may be critical for effectively treating stress-related diseases. The article examines a hypothetical physiological homeostatic response that compares and contrasts changes in central and peripheral oscillations during stress and meditation, and relates these to changes in the autonomic system and neurological activity. The authors discuss how cardiorespiratory synchronization, which occurs during the (...) parasympathetic response and meditation, influences and modulates activity and oscillations of the brain and autonomic nervous system. Evidence is presented on how synchronization of cardiac and respiratory rates during meditation may lead to a homeostatic increase in cellular membrane potentials in neurons and other cells throughout the body. These potential membrane changes may underlie the reduced activity in the amygdala, and other cortical areas during meditation, and research examining these changes may foster better understanding of the restorative properties and health benefits of meditation. (shrink)

Serum lmmunglobulin and Complement Levels in the Patients With Head and Neck Carcinoma and the Evaluation of Autoantibody Positivity Ratein this study, smooth muscle antibody (SMA), anti-nücleer antibody (ANA) anti- mitochondrial antibody (AMA), anti-parietal cell antibody (PA), antiglomerular basal membrane antibody (GM), serum immunglobulins and complement-C3 levels have been searched. The positivity rate of ANA (31.91 %) and SMA (38.29 %) were found high in sera of the patients with head and neck carcinoma which had been diagnosed histopathologically. (...) But the positivity rate of AMA (4.25 %) PA (12.76 %) and GM (2.12 %) were low in the same group. ANA and SMA were detected in 1 O of 30 patients with laryngeal carcinoma; ANA were detected in 5 of 9 patients (55.5 %) and SMA were found in 4 of 9 patients (44.5 %) with nasopharyngeal carcinoma. There was no significant deviation in the levels of immunglobulins and complement-C3. The highest levels of immunoglobulins have been detected in patients with laryngeal carcinoma. Finding of high positivity rate of ANA and SMA in the patients with head and neck carcinoma showed an accordance with the other investigators' results. (shrink)

It has become customary to conceptualize the living cell as an intricate piece of machinery, different to a man-made machine only in terms of its superior complexity. This familiar understanding grounds the conviction that a cell's organization can be explained reductionistically, as well as the idea that its molecular pathways can be construed as deterministic circuits. The machine conception of the cell owes a great deal of its success to the methods traditionally used in molecular biology. However, (...) the recent introduction of novel experimental techniques capable of tracking individual molecules within cells in real time is leading to the rapid accumulation of data that are inconsistent with an engineering view of the cell. This paper examines four major domains of current research in which the challenges to the machine conception of the cell are particularly pronounced: cellular architecture, protein complexes, intracellular transport, and cellular behaviour. It argues that a new theoretical understanding of the cell is emerging from the study of these phenomena which emphasizes the dynamic, self-organizing nature of its constitution, the fluidity and plasticity of its components, and the stochasticity and non-linearity of its underlying processes. (shrink)

“Stem Cells Dependently Arising and Empty” May 2021, Buddhism and Culture (a Korean-language Buddhist magazine sponsored by the Foundation for the Promotion of Korean Buddhism), Korea.

Talk of different types of cells is commonplace in the biological sciences. We know a great deal, for example, about human muscle cells by studying the same type of cells in mice. Information about cell type is apparently largely projectible across species boundaries. But what defines cell type? Do cells come pre-packaged into different natural kinds? Philosophical attention to these questions has been extremely limited [see e.g., Wilson (Species: New Interdisciplinary Essays, pp 187–207, 1999; Genes and the Agents (...) of Life, 2005; Wilson et al. Philos Top 35(1/2):189–215, 2007)]. On the face of it, the problems we face in individuating cellular kinds resemble those biologists and philosophers of biology encountered in thinking about species: there are apparently many different (and interconnected) bases on which we might legitimately classify cells. We could, for example, focus on their developmental history (a sort of analogue to a species’ evolutionary history); or we might divide on the basis of certain structural features, functional role, location within larger systems, and so on. In this paper, I sketch an approach to cellular kinds inspired by Boyd’s Homeostatic Property Cluster Theory, applying some lessons from this application back to general questions about the nature of natural kinds. (shrink)

(Recipient of the 2020 Everett Mendelsohn Prize.) This article revisits the development of the protoplasm concept as it originally arose from critiques of the cell theory, and examines how the term “protoplasm” transformed from a botanical term of art in the 1840s to the so-called “living substance” and “the physical basis of life” two decades later. I show that there were two major shifts in biological materialism that needed to occur before protoplasm theory could be elevated to have equal (...) status with cell theory in the nineteenth century. First, I argue that biologists had to accept that life could inhere in matter alone, regardless of form. Second, I argue that in the 1840s, ideas of what formless, biological matter was capable of dramatically changed: going from a “coagulation paradigm” that had existed since Theophrastus, to a more robust conception of matter that was itself capable of movement and self-maintenance. In addition to revisiting Schleiden and Schwann’s original writings on cell theory, this article looks especially closely at Hugo von Mohl’s definition of the protoplasm concept in 1846, how it differed from his primordial utricle theory of cell structure two years earlier. This article draws on Lakoff and Johnson’s theory of “ontological metaphors” to show that the cell, primordial utricle, and protoplasm can be understood as material container, object, and substance, and that these overlapping distinctions help explain the chaotic and confusing early history of cell theory. (shrink)

Ontologies of living things are increasingly grounded on the concepts and practices of current life science. Biological development is a process, undergone by living things, which begins with a single cell and (in an important class of cases) ends with formation of a multicellular organism. The process of development is thus prima facie central for ideas about biological individuality and organismality. However, recent accounts of these concepts do not engage developmental biology. This paper aims to fill the gap, proposing (...) the lineage view of stem cells as an ontological framework for conceptualizing organismal development. This account is grounded on experimental practices of stem cell research, with emphasis on new techniques for generating biological organization in vitro. On the lineage view, a stem cell is the starting point of a cell lineage with a specific organismal source, time-interval of existence, and ‘tree topology’ of branch-points linking the stem to developmental termini. The concept of ‘enkapsis’ accommodates the cell-organism relation within the lineage view; this hierarchical notion is further explicated by considering the methods and results of stem cell experiments. Results of this examination include a (partial) characterization of stem cells’ developmental versatility, and the context-dependence of developmental processes involving stem cells. (shrink)

The peritoneum is the largest serous membrane in the body that covers the inner side of the abdominal wall and reflects over the abdominal viscera. Though the visceral peritoneum accounts for roughly four-fifth of the total surface area of the membrane, but the parietal peritoneum is the more important for peritoneal dialysis. Between the parietal and visceral layer of peritoneum there is potential space called peritoneal cavity, contain small amount of serous fluid. If dialysates remain more or less (...) than normal in the peritoneal cavity that may cause edema or hypovolemic shock. Hence transport across the peritoneal membrane need great attention to the nephrologist during dialysis. Solute and water transport from blood to peritoneal cavity by diffusion and osmic ultra-filtration whereas absorption to the blood via lymphatic has negatively affect between these two process. Another important thing that the peritoneum is lined by mesothelium. Therefore, primary complication of peritoneal dialysis is infection due to the presence of a permanent tube in the abdominal cavity. Mortality is higher in the elderly and if present in prolonged time. Peritoneal sclerosis is a fetal complication due to growth of a thick layer of fibrin within the peritoneum, in where every chance of the bowel obstruction. The fluids contain glucose for dialysis use as a primary osmotic agent but this may lead to peritonitis. The decline of kidney and peritoneal membrane function and negative health outcome. It is important to be aware about the sex difference of peritoneal membrane during dialysis. Retrograded menstruation may occur in any women as there is continuity of peritoneal membrane with the fallopian tube. If goes undetected will cause bloody dialysate and create concern of the patients. Therefore, anatomy of peritoneal membrane and its function has great value during peritoneal dialysis and thereby effecting its therapeutic efficacy. (shrink)

Abstract: In this research, an Artificial Neural Network (ANN) model was developed and tested to predict effect of oxygen consumption of thylakoid membranes (chloroplasts) from spinach after inhibition. A number of factors were identified that may affect of oxygen consumption of thylakoid membranes from spinach. Factors such as curve, herbicide, dose, among others, as input variables for the ANN model. A model based on multi-layer concept topology was developed and trained using the data from some inhibition of photosynthesis in farms. (...) The evaluation of testing the dataset shows that the ANN model is capable of correctly predicting the effect of oxygen consumption of thylakoid membranes (chloroplasts) from spinach after inhibition with 100% accuracy. (shrink)

Recent advances in stem cell research suggest that in the future it may be possible to create eggs and sperm from human stem cells through a process that we term in vitro gametogenesis (IVG). IVG would allow treatment of some currently untreatable forms of infertility. It may also allow same-sex couples to have genetically-related children. For example, cells taken from one man could potentially be used to create an egg, which could then be fertilised using naturally produced sperm from (...) another man to create a genetically-related child with half of its DNA from each of the men. In this chapter, we consider whether this technology could justifiably be denied to same-sex couples if it were made available as a fertility treatment to different-sex couples. We argue that it could not. (shrink)

Much of the current research in regenerative medicine concentrates on stem-cell therapy that exploits the regenerative capacities of stem cells when injected into different types of human tissues. Although new therapeutic paths have been opened up by induced pluripotent cells and human mesenchymal cells, the rate of success is still low and mainly due to the difficulties of managing cell proliferation and differentiation, giving rise to non-controlled stem cell differentiation that ultimately leads to cancer. Despite being still (...) far from becoming a reality, these studies highlight the role of physical and biological constraints (e.g., cues and morphogenetic fields) placed by tissue microenvironment on stem cell fate. This asks for a clarification of the coupling of stem cells and microenvironmental factors in regenerative medicine. We argue that extracellular matrix and stem cells have a causal reciprocal and asymmetric relationship in that the 3D organization and composition of the extracellular matrix establish a spatial, temporal, and mechanical control over the fate of stem cells, which enable them to interact and control (as well as be controlled by) the cellular components and soluble factors of microenvironment. Such an account clarifies the notions of stemness and stem cell regeneration consistently with that of microenvironment. (shrink)

The aim of this paper is to assess the relevance of somatic evolution by natural selection to our understanding of cancer development. I do so in two steps. In the first part of the paper, I ask to what extent cancer cells meet the formal requirements for evolution by natural selection, relying on Godfrey-Smith’s (2009) framework of Darwinian populations. I argue that although they meet the minimal requirements for natural selection, cancer cells are not paradigmatic Darwinian populations. In the second (...) part of the paper, I examine the most important examples of adaptation in cancer cells. I argue that they are not significant accumulations of evolutionary changes, and that as a consequence natural selection plays a lesser role in their explanation. Their explanation, I argue, is best sought in the previously existing wiring of the healthy cells. (shrink)

I argue that embryonic stem cell research is fair to the embryo, even on the assumption that the embryo has attained full personhood and an attendant right to life at conception. This is because the only feasible alternatives open to the embryo are to exist briefly in an unconscious state and be killed or to not exist at all. Hence, one is neither depriving the embryo of an enduring life it would otherwise have had nor is one causing the (...) embryo pain. I also argue that a rational agent in a situation relevantly similar to that of the embryo would consent to such research, and I use this insight to ground two justice-based arguments in favor of this research. (shrink)

In computer science, Artificial Intelligence (AI), sometimes called machine intelligence, is intelligence demonstrated by machines, in contrast to the natural intelligence displayed by humans and other animals. Computer science defines AI research as the study of "intelligent agents": any device that perceives its environment and takes actions that maximize its chance of successfully achieving its goals. Deep Learning is a new field of research. One of the branches of Artificial Intelligence Science deals with the creation of theories and algorithms that (...) allow the machine to learn by simulating neurons in the human body. Most in-depth learning research focuses on finding high-level methods. The strippers analyze a large data set using linear and nonlinear transformations. The method of deep learning is used in the detection of several diseases including blood cell diseases and their classification using the radiography of blood cells to help decision makers to know the type of blood cell and its associated diseases and the results will be presented in detail and discussed. This thesis is using python language and deep learning to detect blood cell diseases and their classifications. The proposed deep learning model was trained, validated and the tested. The accuracy of proposed model was 98.00%. (shrink)

This paper analyses the technoscientific objective of building a synthetic cell from a Jungian perspective. After decades of fragmentation and specialisation, the synthetic cell symbolises a turn towards restored wholeness, both at the object pole and at the subject pole. From a Jungian perspective, it is no coincidence that visual representations of synthetic cells often reflect an archetypal, mandala-like structure. As a symbol of restored unity, the synthetic cell mandala compensates for technoscientific fragmentation via active imagination, providing (...) a visual aid for the technoscientific turn towards reintegration. Although the biotechnological desire to reconstruct life in vitro has been compared to alchemy before, a Jungian analysis allows us to make this comparison more specific and precise. The problem of archetypal images, however, is that alluring prospects of reintegration may underestimate and obfuscate the deficiencies and tensions at work in the current situation. As a projection of a future wholeness, it fosters optimism, but may also function as a misleading façade, covering up collisions and complexities. This can be averted by the conscious employment of the mandala as a symbolic scaffold fostering processes of individuation and working through. (shrink)

Synthetic biology is often seen as the engineering turn in biology. Philosophically speaking, entities created by synthetic biology, from synthetic cells to xenobots, challenge the ontological divide between the organic and inorganic, as well as between the natural and the artificial. Entities such as synthetic cells can be seen as hybrid or transitory objects, or neo–things. However, what has remained philosophically underexplored so far is the impact these hybrid neo–things will have on (our phenomenological experience of) the living world. By (...) extrapolating from Walter Benjamin’s account of how technological reproducibility affects the aura of art, we embark upon an exploratory inquiry that seeks to fathom how the technological reproducibility of life itself may influence our experience and understanding of the living. We conclude that, much as technologies that enabled reproduction corroded the aura of original artworks (as Benjamin argued), so too will the aura of life be under siege in the era of synthetic lifeforms. This article zooms in on a specific case study, namely the research project Building a Synthetic Cell (BaSyC) and its mission to create a synthetic cell–like entity, as autonomous as possible, focusing on the properties that differentiate organic from synthetic cells. (shrink)

The case of Andrew Gobea, the first child to receive experimental gene therapy for SCID, and a reflection on the associated ethical implications of gene therapy research.

Biological atomism postulates that all life is composed of elementary and indivisible vital units. The activity of a living organism is thus conceived as the result of the activities and interactions of its elementary constituents, each of which individually already exhibits all the attributes proper to life. This paper surveys some of the key episodes in the history of biological atomism, and situates cell theory within this tradition. The atomistic foundations of cell theory are subsequently dissected and discussed, (...) together with the theory’s conceptual development and eventual consolidation. This paper then examines the major criticisms that have been waged against cell theory, and argues that these too can be interpreted through the prism of biological atomism as attempts to relocate the true biological atom away from the cell to a level of organization above or below it. Overall, biological atomism provides a useful perspective through which to examine the history and philosophy of cell theory, and it also opens up a new way of thinking about the epistemic decomposition of living organisms that significantly departs from the physicochemical reductionism of mechanistic biology. (shrink)

In this work we show that our self-awareness and perception may be successfully explained using two dimensional holistic structures with closed topology embedded into our brains - elastic membranes. These membranes are able to preserve their structure during conscious processes. Their elastic oscillations may be associated with our perceptions, where the frequency of the oscillations is responsible for the perception of different colors, sounds and other stimuli, while the amplitude of the oscillations is responsible for the feeling of a distance. (...) According to the model the squeezed regions of a membrane correspond to the brain zones involved into awareness and attention. The model may be useful for prediction, explanation and interpretation of various conscious phenomena. (shrink)

This article addresses three paradoxes of biomimicry. First of all: how can biomimicry be as old as technology as such and at the same time decidedly innovative and new? Secondly: how can biomimicry both entail a 'naturalisation' of technology and a 'technification' of nature? And finally: how can biomimicry be perceived as nature-friendly but at the same time (potentially at least) as a pervasive biotechnological assault on nature? Contemporary (technoscientific) biomimicry, I will argue, aims to mimic nature at the level (...) of biomolecular processes and structures: contemporary biomimicry as micro-biomimicry. Moreover, building on Aristotle, Delbrück and Schrödinger, I will emphasise that what is mimicked by contemporary (technoscientific) biomimicry, in contrast to traditional (artisanal) instances of biomimicry, is not the morphological form (eidos), but rather the program or formula (logos;) of living systems. Contemporary biomimicry is 'in accordance with nature', but not in the traditional sense. Rather, building on decades of biomolecular research, it strives to reconcile nature and technology against the backdrop of advanced technicity. But biomimetics will only achieve its goals if it is not pursued purely as a technological endeavour, but complemented by an ethos of sustainability and respect for nature. These claims will be elucidated with the help of two case studies: a research project (namely the BaSyC project, launched in 2017 and aimed at producing a synthetic cell) and a science novel (namely Ian McEwan's Solar, which concerns the epistemic and moral challenges involved in artificial photosynthesis). (shrink)

The extent to which normal (nonmalignant) cells of the body can evolve through mutation and selection during the lifetime of the organism has been a major unresolved issue in evolutionary and developmental studies. On the one hand, stable multicellular individuality seems to depend on genetic homogeneity and suppression of evolutionary conflicts at the cellular level. On the other hand, the example of clonal selection of lymphocytes indicates that certain forms of somatic mutation and selection are concordant with the organism-level fitness. (...) Recent DNA sequencing and tissue physiology studies suggest that in addition to adaptive immune cells also neurons, epithelial cells, epidermal cells, hematopoietic stem cells and functional cells in solid bodily organs are subject to evolutionary forces during the lifetime of an organism. Here we refer to these recent studies and suggest that the expanding list of somatically evolving cells modifies idealized views of biological individuals as radically different from collectives. (shrink)

Synthetic cells spark intriguing questions about the nature of life. Projects such as BaSyC (‘Building a Synthetic Cell’) aim to build an entity that mimics how living cells work from basic components. But what kind of entity would a synthetic cell really be? I assess this question from a philosophical perspective, and show how early fictional narratives of artificial life – such as the laboratory scene in Goethe’s Faust – can help us to understand the challenges faced by (...) synthetic biology researchers. (shrink)

An understanding of the factors behind the evolution of multicellularity is one of today’s frontiers in evolutionary biology. This is because multicellular organisms are made of one subset of cells with the capacity to transmit genes to the next generation and another subset responsible for maintaining the functionality of the organism, but incapable of transmitting genes to the next generation. The question arises: why do somatic cells sacrifice their lives for the sake of germline cells? How is germ/soma separation maintained? (...) One conventional answer refers to inclusive fitness theory, according to which somatic cells sacrifice themselves altruistically, because in so doing they enhance the transmission of their genes by virtue of their genetic relatedness to germline cells. In the present article we will argue that this explanation ignores the key role of policing mechanisms in maintaining the germ/soma divide. Based on the pervasiveness of the latter, we argue that the role of altruistic mechanisms in the evolution of multicellularity is limited and that our understanding of this evolution must be enriched through the consideration of coercion mechanisms. (shrink)

Consciousness is seen as a difficult “binding” problem. Binding, a process where different sensations evoked by an item are associated in the nervous system, can be viewed as a process similar to associative learning. Several reports that consciousness is associated with some form of memory imply that different forms of memories have a common feature contributing to consciousness. Based on a proposed synaptic mechanism capable of explaining different forms of memory, we developed a framework for consciousness. It is based on (...) the formation of semblance of sensory stimulus from (1) synaptic semblances when excitatory postsynaptic potentials arrive at functionally LINKed postsynaptic membranes, and (2) network semblances when these potentials summate to elicit action potential initiating activity in a network of neurons. It is then possible to derive a framework for consciousness as a multi-dimensional semblance. According to this framework, a continuum of semblances formed from background sensory stimuli and oscillating neuronal activities serve to maintain consciousness. Feasibility of this framework to explain various physiological and pathological states of consciousness, its subjective nature and qualia is examined. (shrink)

This quantitative study explores the acceptability of Online Learning Action Cell (LAC) practice as a school-based professional development strategy for Tagumpay National High School (TNHS) teachers. The research was motivated by the Department of Education (DepEd) Order No. 35 s. 2016 which prompts public schools to comply with the implementation of LAC sessions because it has a positive impact on teachers’ beliefs and practices resulting in education reforms for learners’ benefit. However, in compliance with DepEd’s policy on maximizing Time-On-Task (...) (DepEd Order No. 9 s. 2005) and the teacher’s conflict of schedule and other ancillary and coordination functions, absences or non-participation in classroom LAC was noted. The viability of offering Online LAC sessions using appropriate media and technologies to provide more options and flexibility for the study is suggested and tested utilizing a conceptual framework drawn from DepEd Order No. 35 s. 2016, Simonson’s Equivalency Theory and Anderson’s Community of Inquiry (COI). A descriptive survey method was used in this study with purposive sampling identifying ten Technology and Livelihood Education (TLE) teachers to pilot the Online LAC based on the memorandum issued by the school head. The subjects went through a week of experience in a LAC session using Facebook (FB) as Learning Management System (LMS) while a researcher-designed survey tool in the form of a Likert-type scale questionnaire was administered via Google forms before and after the online session to measure teacher’s acceptability of Online LAC Session practice. In the analysis, a descriptive statistic shows that pre-post survey results on Online LAC session planning is from ‘moderately acceptable’ to ‘very highly acceptable’; implementation is from ‘acceptable’ to ‘very highly acceptable’, and evaluation is from ‘moderately acceptable’ to ‘very highly acceptable’. TNHS teachers' acceptability of Online LAC session practice increases after their participation in a fully-online learning environment. Limitations, recommendations, future research directions, and conclusions are also included in the study. -/- . (shrink)

Consciousness is seen as a difficult “binding” problem. Binding, a process where different sensations evoked by an item are associated in the nervous system, can be viewed as a process similar to associative learning. Several reports that consciousness is associated with some form of memory imply that different forms of memories have a common feature contributing to consciousness. Based on a proposed synaptic mechanism capable of explaining different forms of memory, we developed a framework for consciousness. It is based on (...) the formation of semblance of sensory stimulus from (1) synaptic semblances when excitatory postsynaptic potentials arrive at functionally LINKed postsynaptic membranes, and (2) network semblances when these potentials summate to elicit action potential initiating activity in a network of neurons. It is then possible to derive a framework for consciousness as a multi-dimensional semblance. According to this framework, a continuum of semblances formed from background sensory stimuli and oscillating neuronal activities serve to maintain consciousness. Feasibility of this framework to explain various physiological and pathological states of consciousness, its subjective nature and qualia is examined. (shrink)

The soul is believed to be an immortal essence of living things in scores of philosophical and religious traditions but sparsely understood by science. The word ‘soul’ does not have a scientific definition but through this paper is hypothesized to be an indefinite, non-structured, massless energy made up of electromagnetic radiations that is confined in the cytoskeletal network of the biological cell. Electromagnetic radiations continually interact with the biological cell and propagate within the cell; by a pathway (...) known as ‘Cell-Soul Pathway’. This pathway is a coherent, imperceptible, uncontainable and recyclable support pathway, which uses this energy to promulgate consciousness in a biological cell. The cell-soul pathway augments with stress and ceases with death and results in, liberation of the energy as ultra-weak electromagnetic radiations that coalesce with the universe. The cell-soul pathway creates a strong correlation between science and consciousness, and with religion and spirituality. (shrink)

A qualitative phenomenological approach was used in this study to describe the lived experiences of Tagumpay National High School (TNHS) teachers on Online Learning Action Cell (LAC) session. LAC is a school-based professional development for teachers implemented by the Philippine Department of Education (DepEd). Due to teacher’s lack of participation on classroom LAC, a fully-online mode option is explored by offering TNHS teachers Online LAC session using Facebook as a Learning Management System (LMS). To capture the lived experience of (...) teachers, an in-depth interview with a purposive sample of one TNHS teacher is done in the process. The data gathered went through “Hycner’s Explicitation Process” (1999, in Groenewald, 2004) which includes bracketing, delineating, clustering, summarizing and extracting unique themes. Validity and Credibility were accomplished through an intercoder agreement between researchers, Facebook chat records, bracketing, and member checking. Results identified three themes in relation to teacher’s experience of Online LAC session including usefulness, barriers, and preference. Findings revealed the major role of TNHS teacher’s context on how Online LAC is utilized. Recommendations include administrator and expert teacher working with classroom teachers and the inclusion of teachers’ voices as input in the program design, implementation and evaluation stages of Online LAC to better address curriculum needs and facilitate the delivery of high-quality professional development for teachers’ professional growth. (shrink)

The article proposes to model the phenomenon of the cell phone as a wall-window. This model aims at explicating some of the perceptions and experiences associated with cellular technology. The wall-window model means that the cell phone simultaneously separates the user from the physical surroundings (the wall), and connects the user to a remote space (the window). The remote space may be where the interlocutor resides or where information is stored (e.g. the Internet). Most cell phone usage (...) patterns are modeled as a single dimension according to the level of distraction or attention of the user. In order to accommodate nuanced situations such as augmented reality, I suggest a two-dimensional layout: the wall-window. The wall represents the attention to the immediate physical environment, while the window represents the attention to a remote space. The wall-window model further evolves once a screen is woven into this layout. This addition is easily understood due to the screen’s etymology, which is associated with the concepts of shield or barrier. From a technical perspective, the screen has become an integral part of the cell phone. Furthermore, a screen itself is both a wall and a window. Lastly, once a cell phone is supplemented with a screen, it is easier to refer to it as media. And again, media fits into the wall-window model. (shrink)

Objective: Our study is a cross-sectional study that aims to evaluate the presence and levels of anti-phospholipase A2 receptor (PLA2R) antibodies in healthy volunteers and idiopathic membranous nephropathy (IMN) patients and to assess the relationship between these levels and clinical parameters. -/- Methods: Serum anti-PLA2R antibody levels, complete blood count, urea, creatinine (Kre), total protein,albumin, low-density lipoprotein (LDL)-cholesterol, triglycerides (TG), high-density lipoprotein (HDL)-cholesterol, total cholesterol, C-reactive protein (crp), sedimentation, proteinuria were measured from 71 IMN patients and 48 healthy volunteers. -/- (...) Results: Of the values compared between the two groups, the urea, creatinine, and modified diet renal disease (MDRD) were similar, total protein, albumin, LDL-cholesterol, TG, total cholesterol, HDL-cholesterol, and complete urinalysis protein values were statistically significantly high in the patient group, as expected in nephrotic syndrome (p<0.01). The anti-PLA2Rantibody levels measured using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) in patient and control groups were found to be negative. The anti-PLA2R level was found to be 0.104 (0.093-0.129) ng/ml in the IMN group, while it was 0.141 (0.117-0.177) ng/ml in the control group (P=0,001). Although the P value was significant, the anti-PLA2R antibody level was found to be high in the control group and was outside the reference range of the kit. -/- Conclusion: There is a need to conduct more sensitive studies with a higher number of patients in order to distinguish between primary and secondary nature and to investigate the presence of anti-PLA2R in IMNpatients, which constitute the majority of nephrotic syndromes in adults. Antibody titer levels were observed to be low and it was revealed that the measurement range of the antibody kit used in the study should be more sensitive. (shrink)

Generation of clean energy is one of the main challenges of the 21st century. Solar energy is the most abundantly available renewable energy source which would be supplying more than 50 of the global electricity demand in 2100. Solar cells are used to convert light energy into electrical energy directly with an appeal that it does not generate any harmful bi products, like greenhouse gasses. The manufacturing of solar cells is actually based on the types of semiconducting or non semiconducting (...) materials used and commercial maturity. From the very beginning of the terrestrial use of Solar Cells, efficiency and costs are the main focusing areas of research. The definition of so called emerging technologies sometimes described as including any technology capable of overcoming the Shockley-Queisser limit of power conversion efficiency 33.7 percent for a single junction device. In this paper, few promising materials for solar cells are discussed including their structural morphology, electrical and optical properties. The excellent state of the art technology, advantages and potential research issues yet to be explored are also pointed out. Md. Samiul Islam Sadek | Dr. M Junaebur Rashid | Dr. Zahid Hasan Mahmood "Emerging Next Generation Solar Cells: Route to High Efficiency and Low Cost" Published in International Journal of Trend in Scientific Research and Development (ijtsrd), ISSN: 2456-6470, Volume-1 | Issue-4 , June 2017 . (shrink)

Consciousness is seen as a difficult “binding” problem. Binding, a process where different sensations evoked by an item are associated in the nervous system, can be viewed as a process similar to associative learning. Several reports that consciousness is associated with some form of memory imply that different forms of memories have a common feature contributing to consciousness. Based on a proposed synaptic mechanism capable of explaining different forms of memory, we developed a framework for consciousness. It is based on (...) the formation of semblance of sensory stimulus from 1)synaptic semblances when excitatory postsynaptic potentials arrive at functionally LINKed postsynaptic membranes, and 2) network semblances when these potentials summate to elicit action potential initiating activity in a network of neurons. It is then possible to derive a framework for consciousness as a multi-dimensional semblance. According to this framework, a continuum of semblances formed from background sensory stimuli and oscillating neuronal activities serve to maintain consciousness. Feasibility of this framework to explain various physiological and pathological states of consciousness, its subjective nature and qualia is examined. (shrink)

Cellular, or mobile phones are great: they allow people to communicate over long distances whenever and wherever they are, and instantaneously at that when the one called is wearing one too. Having said that, though, it must immediately be added that they, also, have a complex disadvantage, and it is one we are hard pushed to understand. In fact, due to its complexity people simply tend to neglect it, even though everyone in his right mind has had experience with it. (...) Now Walter Benjamin defined aura as “a distance however close it may be”.1) This has standardly been interpreted as a characterisation of an experience of presence, also by Benjamin. This aura supposedly suffered from the rise of photography. Aura can, also, be understood as inertia, the absence of something present. And whether aura is gone or widespread I gladly leave to more speculative-minded thinkers. I submit that we experience a person’s “aura”—her distance however close she may be—when perception tells us the person is present yet our mind realises that she isn’t. I am referring here to the observation had of another person engaged in a cell phone conversation. The inertia of the cell phone caller consists in her incapacity to address those who observe her. I think there is an immoral streak to her selfappointed moral autonomy. In a previous edition of this Dutch-Russian exchange on inertia I argued that our trafficking with facial expressions forms the model with which we’d best understand the workings of art—facial expression is the anthropological foundation of art. My discussion, today, of the cell phone conversation is meant to add to that previous suggestion. (shrink)

The altered nuclear transfer-oocyte assisted reprogramming (ANT-OAR) proposal has serious scientific and philosophical flaws, and it is not a morally acceptable means of obtaining embryonic stem cells. Note that this is the final preprint of an article that was published in the newspaper Science and Theology News in June 2006.

The recent successful conversion of adult cells into induced pluripotent stem (iPS) cells through direct reprogramming opens a new chapter in the study of disease and the development of regenerative medicine. It also provides a historic opportunity to turn away from the ethically problematic use of embryonic stem cells isolated through the destruction of human embryos. Moreover, because iPS cells are patient specific, they render therapeutic cloning unnecessary. To maximize therapeutic benefit, adult stem cell research will need to be (...) pursued in parallel with studies using iPS cells. Among the four alternative methods presented by the President’s Council on Bioethics, direct reprogram- ming is the most ethically acceptable. Nonetheless, iPS cells are tainted by their association with the human embryonic stem cell lines, derived in the past, which will be required for their validation. This concern is one that can be resolved. Human iPS cells will serve to stem the tide of human embryonic stem cell research, changing it and diverting stem cell research in a more ethical direction. (shrink)

Most opponents of somatic cell nuclear transfer and embryonic stem cell technologies base their arguments on the twin assertions that the embryo is either a human being or a potential human being, and that it is wrong to destroy a human being or potential human being in order to produce stem cell lines. Proponents’ justifications of stem cell research are more varied, but not enough to escape the charge of obsession with the status of the embryo. (...) What unites the two warring sides in ‘the stem cell wars’ is that women are equally invisible to both: ‘the lady vanishes.’ Yet the most legitimate property in the body is that which women possess in their reproductive tissue and the products of their reproductive labour. By drawing on the accepted characterisation in the common law of property as a bundle of rights, and on a Hegelian model of contract as mutual recognition, we can lessen the impact of the tendency to regard women and their ova as merely receptacles and women’s reproductive labour as unimportant. (shrink)

No abstract available. First paragraph: In this issue’s target article, Stier and Schoene-Siefert purport to ‘depotentialize’ the argument from potentiality based on their claim that any human cell may be “converted” into a morally significant entity, and consequently, the argument from potentiality finally succumbs to a reductio ad absurdum. I aim to convey two reasons for skepticism about the innocuousness of the notion of cell convertibility, and hence, the cogency of their argument.